تصفیه زیستی نیکوتین با استفاده از گرانول‌های هوازی در رآکتور ناپیوسته متوالی

نیکوتین جزء مواد دارویی مخدر است که به‌طور گسترده‌ای در جهان مصرف می‌شود و به‌دلیل ماهیت سمّی و حلالیت بالای آن در آب، تهدیدی قابل‌توجه برای کیفیت آب است. در این پژوهش، به بررسی امکان تشکیل گرانول‌های هوازی از لجن فعال سازگار با نیکوتین و بررسی قابلیت گرانول‌های هوازی تشکیل شده برای تجزیه نیکوتین پرداخته شد. عملیات سازگارسازی منجر به تجزیه کامل 500 میلی‌گرم در لیتر نیکوتین شد. در نهایت غلظت نیکوتین و cod خروجی در پساب به‌ترتیب 4.3 و 53 میلی‌گرم در لیتر بود و سیستم به کارایی حذف نیکوتین و cod به‌ترتیب 99.14 و 89.16 درصد دست یافت. همچنین در یک چرخه 6 ساعته ( 1 دقیقه پر شدن، 1 تا 10 دقیقه ته‌نشینی، 1 دقیقه تخلیه و زمان باقیمانده هوادهی)، گرانول‌هایی با قطر 2 تا 4 میلی‌متر و شکل بیرونی گرد تشکیل شد که استحکام زیادی داشتند. با گذشت 60 روز عملیات نسبت svi30/svi5 به 1.0 رسید. میزان محصولات پلیمری خارج سلولی و به خصوص محتوای پروتئین در لجن گرانوله بیشتر از لجن لخته بود و نسبت پروتئین به پلی‌ساکارید به 2.64 رسید. همچنین برای بررسی توانایی تجزیه و تحمل سمیّت نیکوتین توسط گرانول‌های هوازی، غلظت نیکوتین تا 2 برابر غلظت سازگار شده (1000 میلی‌گرم در لیتر) افزایش یافت و بیورآکتور ناپیوسته گرانوله هوازی به بازدهی حذف cod 90.2 درصد رسید.

biodegradation of nicotine using aerobic granules in sequence batch reactor

nicotine is a substance widely consumed globally as a drug. due to its toxic nature and high solubility in water, it poses a significant threat to water quality. this study aimed to investigate the feasibility of forming aerobic granules from nicotine-acclimated activated sludge and examine the capability of these aerobic granules for nicotine degradation. the acclimation process led to the complete degradation of 500 mg/l of nicotine. ultimately, the effluent concentrations of nicotine and cod were 3.4 mg/l and 53 mg/l, respectively, with the system achieving removal efficiencies of 99.14% for nicotine and 89.16% for cod. additionally, a 6-hour cycle (1 minute filling, 10-1 minute settling, 1 minute discharge, and the remaining time for aeration) resulted in the formation of granules with diameters ranging from 2-4 millimeters and a round shape, exhibiting high strength. after 60 days, the svi30/svi5 ratio reached 1.0. the granular sludge showed higher extracellular polymeric substances and protein content compared to flocculent sludge, with a protein-to-polysaccharide ratio of 2.64. furthermore, to assess the aerobic granules’ ability to degrade and tolerate nicotine toxicity, the nicotine concentration was increased to twice the adapted concentration (1000 mg/l), resulting in a cod removal efficiency of 90.2% in the aerobic granular sequencing batch reactor.